c++11 std::function

c++可调用对象的几种定义

1.是一个函数指针

2.是一个具有operator()成员函数的类对象(仿函数)

3.是一个可被转换为函数指针的类对象

4.是一个类成员变量指针

5.是一个类成员函数指针

void func() {}

struct Foo
{
    void operator () (void){
    }
};

struct Foo2
{
    using cb = void(*)(int);
    static void func(int m){
        cout << "Foo2 " << m << endl;
    }
    operator cb(){
        return func;
    }
};

struct Foo3
{
    int a;
    void func(){}
};

    void(*pcb)() = &func;        //函数指针
    pcb();

    Foo foo;
    foo();                        //仿函数

    Foo2 foo2;
    foo2(3);                        //可被转换为函数指针的类对象

    void(Foo3::*pmemfun)() = &Foo3::func;        //类成员函数指针
    int Foo3::*pmemobj = &Foo3::a;                //类成员变量指针

    Foo3 foo3;
    (foo3.*pmemfun)();
    foo3.*pmemobj = 123;

c++11的std::function是可调用对象的包装器,可以容纳除类成员变量指针,类成员函数指针之外的所有可调用对象。通过指定它的模板参数,它可以用统一的方式处理,保存和延迟执行它们。std::function的使用如下:

    std::function<void()> pcb = func;        //绑定普通函数
    pcb();        //func

    Foo foo;
    std::function<void()> pfoo = foo;        //绑定仿函数
    pfoo();        //Foo

    Foo2 foo2;
    std::function<void(int)> pfoo2 = foo2;        //绑定被转换为函数指针的类对象
    pfoo2(3);    //Foo2 3

    std::function<void(int)> pfoo3 = Foo2::func;    //绑定静态成员函数
    pfoo3(4);    //Foo2 4

C++11引入了`std::function`作为通用的函数对象封装器,极大地增强了函数对象的灵活性和通用性。然而,尽管其设计和实现经过了标准化,但在实际使用过程中仍然存在一些已知问题或缺陷。 首先,`std::function`在某些情况下可能会导致性能问题。由于`std::function`内部使用了类型擦除技术,它需要进行动态内存分配来存储可调用对象。这种动态分配在某些高性能场景下可能成为瓶颈。此外,调用`std::function`对象时需要进行间接跳转,这可能会导致CPU分支预测失败,从而影响执行效率[^1]。 其次,`std::function`的拷贝语义有时可能会引起误解。虽然`std::function`支持拷贝构造和赋值操作,但这些操作可能会抛出异常,特别是在内部需要进行动态内存分配的情况下。因此,在要求异常安全的代码中使用`std::function`时需要格外小心。 另外,`std::function`在处理具有重载操作符的函数对象时可能会遇到问题。例如,当一个类定义了多个`operator()`时,`std::function`无法自动推导出应该使用哪一个,这会导致编译错误。为了避免这种情况,通常需要显式指定目标函数的类型或使用lambda表达式进行包装。 还有,`std::function`在某些编译器实现中可能存在兼容性问题。例如,某些旧版本的编译器可能没有完全实现`std::function`的所有特性,或者在特定平台上的表现与标准不符。因此,在跨平台开发时需要特别注意编译器的支持情况。 最后,`std::function`的类型信息在运行时会被擦除,这意味着在调试时很难直接从`std::function`对象中获取其内部封装的具体函数信息。这对于调试和日志记录来说是一个挑战。 ### 示例代码 以下是一个简单的示例,展示了如何使用`std::function`来封装不同的可调用对象: ```cpp #include <iostream> #include <functional> void foo(int x) { std::cout << "foo: " << x << std::endl; } struct Bar { void operator()(int x) const { std::cout << "Bar: " << x << std::endl; } }; int main() { std::function<void(int)> func; // 封装普通函数 func = foo; func(10); // 封装函数对象 Bar bar; func = bar; func(20); return 0; } ``` ### 相关问题 1. `std::function`在多线程环境中使用时需要注意哪些问题? 2. 如何避免`std::function`在高性能场景下的性能瓶颈? 3. `std::function`的异常安全性如何保证? 4. 在哪些情况下`std::function`无法正确推导出可调用对象的类型? 5. 如何在调试时获取`std::function`内部封装的具体函数信息? : 由于`std::function`的实现依赖于类型擦除技术,因此在某些情况下可能会导致额外的性能开销。
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